在汽車的設計和性能方面，車殼材料起著至關重要的作用。 多年來，汽車製造商擁有顯著先進的材料技術，以提高安全性、燃油效率和設計可能性。 從傳統的鋼材使用到輕質碳纖維複合材料的出現，讓我們深入了解汽車外殼材料的迷人演變。
1. 鋼鐵：汽車製造的支柱
幾十年來，鋼材一直是汽車外殼結構的支柱。 最初，由於低碳鋼的經濟性和可用性而被使用。 然而，隨著安全標準的提高，高強度和先進高強度鋼（AHSS）被引入，增強了結構完整性，同時減輕重量。鋼材具有出色的耐撞性和耐用性，使其成為該行業的主要產品。
例如2019 款Jeep Cherokee 約 65% 是高強度鋼；2020 款豐田卡羅拉採用全新的碰撞保護設計，並使用更多超高強度鋼材，提高60% 的扭轉剛度； 2019 Ram 1500 的車架 98% 由高強度或更堅固的鋼製成； 福特 F-150 是最暢銷的皮卡車之一，車架和車身結構採用高強度鋼，提供強度和耐用性，同時最大限度地提高有效載荷和牽引能力。
2. 鋁：輕質強度登上舞台
隨著鋁在汽車外殼結構中的引入，汽車行業發生了轉變。鋁是一種用途極其廣泛的材料。 鋁的可塑性和耐腐蝕性令它易於加工和塑型。 規格也多種多樣，如鋁板、鋁捲、鋁板、鋁管、鋁管、鋁槽鋼、鋁梁、鋁棒、鋁角材等。 多功能性使鋁成為一系列汽車應用的首選材料，合金技術的進步最初用於引擎部件，隨後出現了全鋁車身。
奧迪和捷豹等豪華汽車製造商紛紛採用鋁材，A8 豪華轎車在車身結構中廣泛採用了輕質鋁材，有助於減輕重量並提高燃油效率，同時又不影響結構完整性； 捷豹 F-PACE 豪華 SUV 採用鋁密集型架構，有助於實現輕量化設計，從而提高性能和操控性。
3. 碳纖維複合材料：強度與設計靈活性的結合
碳纖維複合材料以卓越的「強度重量比」徹底改變了汽車領域。 由於成本高，碳纖維複合材料最初只用於高性能和豪華汽車，但隨著製造技術的改進，碳纖維複合材料逐漸進入主流生產。 這些複合材料重量輕且堅固，非常適合需要穩定且輕質的部件，又極具設計靈活性，故此用於航空航天工程以及飛機、船舶和自行車製造，有助於打造時尚且符合空氣動力學的設計。由於減輕的每一盎司重量在賽車運動中都很重要，因此輕量化結構是開發賽車的基本前提之一。
McLaren 720S 超級跑車在車身面板和硬殼結構中廣泛採用碳纖維複合材料，輕量化設計提高了性能、敏捷性和燃油效率；BMW i3 電動汽車在乘客位置採用了碳纖維增強塑料 (CFRP)，從而減輕了重量並最大限度地延長了車輛的行駛里程。
4. 玻璃纖維：輕質且用途廣泛
玻璃纖維是一種由嵌入聚合物基體中的玻璃纖維製成的複合材料，在 20 世紀中開始流行。玻璃纖維具有輕質結構、耐腐蝕以及塑造複雜形狀的能力。 儘管近年來使用量有所減少，但玻璃纖維仍然是特定應用的可行選擇。
雪佛蘭科爾維特跑車傳統上採用玻璃纖維車身面板，以輕質和耐用的特性突顯車輛的性能和標誌性設計；法拉利 308 GTB 最為法拉利車迷所熟知的是，它與湯姆·塞立克 (Tom Selleck) 在美國電視犯罪片《Magnum PI》中聯合主演。 GTB 版本是第一款採用玻璃纖維車身的法拉利。
5. 塑料：增強設計和功能
塑料在汽車外殼部件中變得越來越普遍，會使用各種塑料，例如聚丙烯 (PP)、聚氨酯 (PU) 和聚碳酸酯 (PC)。 塑料具有設計靈活性、抗衝擊性和耐腐蝕性。塑料最初用於內飾部件，提供設計多功能性和成本效益。 隨著技術的進步，塑料開始應用於外部部件，例如保險槓和車身面板。 塑料具有減輕重量、抗衝擊性以及集成複雜形狀的能力等優點，有助於提高車輛的美觀性和功能性。
例子有Tesla Model S 電動轎車，在內飾件、外飾和保險槓中採用了各種塑料部件，包括聚丙烯和聚碳酸酯，將輕量化特性與設計靈活性結合在一起； 福特Focus 汽車的內飾採用了塑料部件，例如儀表板、門板和中控台，提供輕質結構和設計多功能性。
汽車外殼材料是性能、安全性、可持續性和成本效益之間的微妙平衡。 通過採用創新材料，汽車製造商正在塑造汽車設計和工程的未來。汽車外殼材料的發展以追求輕量化結構、提高安全性和增強設計可能性為趨勢。從鋼的傳統強度到鋁和碳纖維複合材料的輕量化奇蹟，每種材料都有自己的優勢。 隨著汽車製造商不斷探索新材料和技術，我們可以期待在追求更安全、更省油、視覺效果更震撼的車輛方面取得進一步進化。
參考資料
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